Bosonul Higgs
Bosonul Higgs (sau particula Higgs) este o particulă din modelul standard al fizicii. În anii 1960, Peter Higgs a fost prima persoană care a sugerat că această particulă ar putea exista. La 14 martie 2013, oamenii de știință de la CERN au confirmat provizoriu că au găsit o particulă Higgs.
Particula Higgs este una dintre cele 17 particule din Modelul Standard, modelul de fizică ce descrie toate particulele de bază cunoscute. Particula Higgs este un boson. Se consideră că bosonii sunt particule responsabile pentru toate forțele fizice. Alți bosoni cunoscuți sunt fotonul, bosonii W și Z și gluonul. Oamenii de știință nu știu încă cum să combine gravitația cu modelul standard.
Câmpul Higgs este un câmp fundamental de o importanță crucială pentru teoria fizicii particulelor. Spre deosebire de alte câmpuri cunoscute, cum ar fi câmpul electromagnetic, câmpul Higgs are aceeași valoare diferită de zero aproape peste tot. Problema existenței câmpului Higgs a fost ultima parte neverificată a modelului standard al fizicii particulelor și, potrivit unora, "problema centrală a fizicii particulelor".
Este dificil de detectat bosonul Higgs. Bosonul Higgs este foarte masiv în comparație cu alte particule, așa că nu durează foarte mult timp. De obicei, nu există bosoni Higgs în jur, deoarece este nevoie de foarte multă energie pentru a crea unul. Large Hadron Collider de la CERN a fost construit în principal din acest motiv. Acesta accelerează două mănunchiuri de particule până aproape de viteza luminii (care se deplasează în direcții opuse), înainte de a le pune pe o traiectorie de coliziune una cu cealaltă.
Fiecare coliziune produce o avalanșă de noi particule care sunt detectate de detectoarele din jurul punctului de coliziune. Există în continuare doar o șansă foarte mică, una la 10 miliarde, ca un boson Higgs să apară și să fie detectat. Pentru a găsi cele câteva coliziuni care prezintă dovezi ale bosonului Higgs, LHC pune laolaltă trilioane de particule, iar supercomputerele analizează o cantitate uriașă de date.
Bosonii Higgs respectă legea conservării energiei, care prevede că energia nu este creată sau distrusă, ci poate fi transferată sau își poate schimba forma. În primul rând, energia începe în bosonul gauge care interacționează cu câmpul Higgs. Această energie este sub formă de energie cinetică sub formă de mișcare. După ce bosonul gauge interacționează cu câmpul Higgs, acesta încetinește. Această încetinire reduce cantitatea de energie cinetică din bosonul gauge. Cu toate acestea, această energie nu este distrusă. În schimb, energia din mișcare intră în câmp și este convertită în energie de masă, care este energia stocată în masă. Masa creată poate deveni ceea ce noi numim bosonul Higgs. Cantitatea de masă creată provine din faimoasa ecuație E=mc2 a lui Einstein, care afirmă că masa este egală cu o cantitate mare de energie (de exemplu, 1 kg de masă este echivalentă cu aproape 90 de cvadrilioane de jouli de energie - aceeași cantitate de energie folosită de întreaga lume în aproximativ o oră și un sfert în 2008). Deoarece cantitatea de masă-energie creată de câmpul Higgs este egală cu cantitatea de energie cinetică pe care bosonul gauge a pierdut-o prin încetinirea sa, energia se conservă.
Bosonii Higgs sunt folosiți într-o varietate de povestiri științifico-fantastice. În 1993, fizicianul Leon Lederman l-a numit "particula lui Dumnezeu".
O imagine generată pe calculator a unei interacțiuni Higgs
Descoperire
La 12 decembrie 2011, cele două echipe de la Large Hadron Collider care caută bosonul Higgs, ATLAS și CMS, au anunțat că au obținut în sfârșit rezultate care ar putea sugera existența bosonului Higgs; cu toate acestea, nu știau cu certitudine dacă acest lucru este adevărat.
La 4 iulie 2012, echipele de la Large Hadron Collider au declarat că au descoperit o particulă pe care o consideră a fi bosonul Higgs.
La 14 martie 2013, echipele au făcut mult mai multe teste și au anunțat că acum cred că noua particulă este un boson Higgs.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este bosonul Higgs?
R: Bosonul Higgs este o particulă din modelul standard al fizicii. A fost sugerată pentru prima dată de Peter Higgs în anii 1960 și a fost confirmată ca existentă de oamenii de știință de la CERN la 14 martie 2013. Este una dintre cele 17 particule din Modelul Standard și este un boson, despre care se crede că este responsabil pentru forțele fizice.
Î: Cum funcționează câmpul Higgs?
R: Câmpul Higgs este un câmp fundamental care ia o valoare diferită de zero aproape peste tot. A fost ultima parte neverificată a Modelului Standard, iar existența sa a fost considerată "problema centrală a fizicii particulelor". Atunci când bosonii gauge interacționează cu el, aceștia încetinesc, iar energia lor cinetică se transformă în energie de masă, care devine ceea ce noi numim bosonul Higgs. Acest proces se supune legii conservării energiei, conform căreia nicio energie nu este creată sau distrusă, ci poate fi transferată sau își poate schimba forma.
Î: De ce este dificil de detectat bosonul Higgs?
R: Bosonul Higgs are o masă foarte mare în comparație cu alte particule, astfel încât nu durează foarte mult timp. De obicei, nu există în jur, deoarece este nevoie de foarte multă energie pentru a crea unul. Pentru a le găsi, oamenii de știință folosesc supercomputere care cern prin cantități masive de date provenite din trilioane de coliziuni de particule la Large Hadron Collider (LHC) de la CERN. Chiar și așa, există doar o mică șansă (una la 10 miliarde) ca dovezile unui Higgs să apară și să fie detectate.
Î: Ce alți bosoni cunoscuți mai există?
R: Printre ceilalți bosoni cunoscuți se numără fotonii, bosonii W și Z și gluonii.
Î: Ce legătură are ecuația lui Einstein E=mc2 cu crearea energiei de masă din energia cinetică?
R: Faimoasa ecuație a lui Einstein afirmă că masa este egală cu o cantitate extrem de mare de energie (de exemplu, 1 kg = 90 de cvadrilioane de jouli). Atunci când energia cinetică provenită de la bosonii gauge care interacționează cu câmpul Higgs încetinește, aceeași cantitate de energie cinetică se transformă în crearea de masă-energie care devine ceea ce numim un boson Higgs - conservând astfel energia totală conform legilor de conservare.
Î: Ce rol joacă poveștile științifico-fantastice în ceea ce privește înțelegerea modului în care funcționează bosonii Higgs?
R: Poveștile științifico-fantastice prezintă adesea higgsbosoni ca parte a intrigii lor, dar aceste povești nu oferă neapărat informații științifice exacte despre modul în care funcționează - ele sunt mai mult în scop de divertisment decât orice altceva!
